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Nel corso pratico di Chimica Analitica durante il mio primo semestre all'università, ho dovuto titolare tantissimo. Ripensandoci, ricordo di aver dosato con attenzione il titolante con la buretta di vetro, l'ingombrante processo di riempimento della buretta e il costante sospetto di non aver scelto correttamente il punto finale.
Tutti in classe continuavano a ottenere risultati diversi, ma non eravamo mai abbastanza sicuri del perché. All'epoca non ero così esperto come lo sono adesso. Oggi, dopo 10 anni di esperienza nella titolazione, ho imparato che i risultati della titolazione manuale dipendono molto dalla persona che la esegue. Ecco le principali fonti di errore nella titolazione manuale e come evitarle.
Scegliere l'indicatore giusto
Sono sicuro che a un certo punto avrai imparato che il valore del pH dell'endpoint di titolazione dipende dalla costante di dissociazione acida (Kun) dell'acido e della base utilizzati. Se una base forte è titolata da un acido forte, il valore del pH al punto finale è intorno a 7. La titolazione di una base forte con un acido debole sposta il punto finale verso l'intervallo alcalino. La titolazione di un acido forte con una base debole risulterà in un punto finale nell'intervallo acido. Questo spiega perché nelle titolazioni acido-base vengono utilizzati diversi indicatori. Ma qual è quello giusto da scegliere?
Il grafico sopra mostra alcuni degli indicatori di pH più utilizzati. Probabilmente puoi immaginare che non otterrai risultati corretti quando il pH del tuo punto finale è intorno a 7, ma usi il cristalvioletto o l'arancio metile come indicatore. Fortunatamente, la maggior parte degli standard e delle SOP specificano un indicatore. Segui le istruzioni e sei al sicuro!
Il riconoscimento degli endpoint è soggettivo
I problemi iniziano davvero quando si tenta di riconoscere l'endpoint. Hai mai pensato alle sfumature del viraggio?
Sopra, vedi cinque fasi di una titolazione acido-base di c(HCl) = 1 mol/L con c(NaOH) = 1 mol/L. L'unica differenza tra ciascuna immagine e quella precedente è una goccia aggiuntiva di titolante. Dove sarebbe voi scegliere l'endpoint in questo caso?
Il punto finale è raggiunto nella figura 1, dove è visibile solo un tenue rosa? O si raggiunge nella figura 3 dove il colore diventa più intenso? O anche nell'immagine 5, a che punto il colore rosa è più vibrante? Tra la figura 1 e la figura 5 sono state aggiunte solo quattro gocce di titolante. Con la definizione farmaceutica di una goccia come un volume di 50 µL, ciò corrisponde a 200 µL di titolante o circa 7,3 mg di acido cloridrico, un errore enorme.
Lettura del volume della buretta
Ti ricordi come leggere correttamente la buretta? Devi stare su uno sgabello e assicurarti di leggere il valore del menisco orizzontalmente. Sai perché?
La lettura del volume dipende dall'angolo da cui si osserva la buretta. Nel caso mostrato qui, le letture variano fino a 0,2 mL (200 µL) dal valore effettivo, a seconda dell'angolo di lettura. Più la tua linea di vista devia dall'orizzontale, più imprecisa sarà la lettura e il risultato. Si può presumere un errore medio di 200 µL. Questo è molto per una titolazione, come ho mostrato nell'esempio precedente!
Migliorare l'obiettività e la precisione
Come eliminare questi errori? Il più facile da superare è l'errore di lettura. La soluzione per questo è usare una buretta elettronica. Quando si utilizza una buretta elettronica, è sufficiente riempirla con il titolante e quindi premere un pulsante. Il dispositivo misura automaticamente il volume e fornisce una lettura digitale. L'uso di una buretta elettronica garantisce già un alto livello di obiettività per i tuoi risultati.
Migliora anche la precisione dei risultati. Non devo dirvi quanto sia importante l'accuratezza nella chimica analitica, ma farò un esempio. Immagina di aver determinato la purezza dell'oro al 90%, ma in realtà è puro al 99%. Perderesti un sacco di soldi vendendo il tuo oro con questa pretesa!
In precedenza, ho dimostrato che il riconoscimento visivo dell'endpoint mediante un indicatore colorato può causare errori fino a 200 µl. Una lettura imprecisa della buretta può portare a un ulteriore errore di 200 µl. Sebbene l'utilizzo di una buretta elettronica non ti aiuti a ottenere un riconoscimento del punto finale più oggettivo, riduce l'aggiunta di volume minimo per goccia: non è più 50 µL, ma può arrivare fino a 0,25 µL a seconda del volume del cilindro utilizzato. Ciò riduce sostanzialmente l'errore risultante dal riconoscimento dell'endpoint. Sono comuni le seguenti aggiunte di volume minimo:
| Volume del cilindro (mL) | min. aggiunta di volume (µL) |
| 5 | 0,25 |
| 10 | 0,50 |
| 20 | 1,00 |
| 50 | 2,50 |
Il prossimo passo: titolazione automatizzata
Se vuoi superare tutte le fonti di errore descritte in questo post, dovrai passare a titolazione automatizzata o autotitolazione. In questo caso, utilizzerai un sensore per misurare la variazione di pH nel campione e un algoritmo matematico per rilevare l'endpoint: non è più necessario un indicatore. Inoltre hai la stessa precisione della buretta elettronica.
Dai un'occhiata al nostro post sul blog correlato per ulteriori informazioni.
Cinque motivi per passare dalla titolazione manuale a quella automatizzata
La tua conoscenza "take-aways"
Titolazione manuale vs. automatizzata: benefici e vantaggi del passaggio
